十一月二十一日的Nature雜志上發(fā)表了一項(xiàng)新研究，顯示果蠅觸須中相鄰的嗅覺神經(jīng)元可以相互阻斷，即使二者并沒通過突觸直接相連。這種通訊手段被稱為ephaptic coupling，神經(jīng)元通過電場(chǎng)使其鄰居沉默，而不是通過突觸傳遞神經(jīng)遞質(zhì)。

    “Ephaptic coupling這一理論已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史，不過人們還不清楚這種相互作用如何影響真實(shí)的生物行為，”領(lǐng)導(dǎo)該研究的耶魯大學(xué)生物學(xué)家John Carlson說。“這一領(lǐng)域還是一塊處女地。”

    2004年法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院INRA的Jean-Pierre Rospars就曾預(yù)測(cè)，這類神經(jīng)元可能存在于果蠅的感覺器官。黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）觸須中的嗅覺神經(jīng)元位于充滿液體的sensilla感受器。每個(gè)感受器包含二到四個(gè)神經(jīng)元，這些神經(jīng)元分別對(duì)應(yīng)不同的氣味，并且以特定方式組合起來。“例如草莓味神經(jīng)元總是與梨味神經(jīng)元搭配在一起，”Carlson說。“這些神經(jīng)元都很有特色，正因如此我們才能夠了解其組合形式。”

    Carlson的學(xué)生Chih-Ying Su針對(duì)ab3感受器進(jìn)行了研究，這種感受器包含兩個(gè)神經(jīng)元：對(duì)水果己酸甲酯敏感的ab3A，和檢測(cè)香蕉味2-庚酮的ab3B。研究人員將果蠅暴露在穩(wěn)定的己酸甲酯氣流中時(shí)，A神經(jīng)元保持活性。隨后研究人員吹入短暫的2-庚酮?dú)饬?，B神經(jīng)元開始峰放電，而A神經(jīng)元突然關(guān)閉，反之亦然。Su發(fā)現(xiàn)同樣的現(xiàn)象也發(fā)生在果蠅另外四種感受器和瘧蚊Anopheles gambiae的一種感受器中。

    盡管感受器中的神經(jīng)元并不通過突觸相連，但它們之間存在著明顯的相互作用。Su進(jìn)行了進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這一點(diǎn)，他采用了阻斷突觸通訊的化合物，發(fā)現(xiàn)盡管相鄰神經(jīng)元的峰放電模式并不協(xié)調(diào)，盡管切斷了觸須與任何中樞神經(jīng)的聯(lián)系，這些神經(jīng)元還是可以相互抑制。這些神經(jīng)元很可能通過周圍的液體來通訊，當(dāng)一個(gè)神經(jīng)元被激活時(shí)，它生成電場(chǎng)直接改變了通過另一神經(jīng)元的離子流，并關(guān)閉了其電活動(dòng)。

    人們?cè)?jīng)在大鼠小腦中的神經(jīng)元（Purkinje cell浦肯野細(xì)胞）發(fā)現(xiàn)過ephaptic coupling現(xiàn)象，不過沒人知道這種相互作用有何影響，而現(xiàn)在研究顯示這類作用足以影響果蠅的行為。

    隨后研究人員對(duì)另一種感受器進(jìn)行了研究，這種感受器中的一個(gè)神經(jīng)元吸引著果蠅對(duì)蘋果醋的注意力，而另一個(gè)神經(jīng)元讓果蠅規(guī)避二氧化碳。Su阻斷了醋味神經(jīng)元的信號(hào)傳導(dǎo)，使果蠅不被醋所吸引，但仍保持果蠅對(duì)二氧化碳的厭惡。隨后他把這些果蠅放到迷宮中，迷宮的兩條路都有二氧化碳，不過其中一條也有醋味，這時(shí)果蠅會(huì)選擇有醋味的路。但在沒有二氧化碳的情況下，果蠅并不會(huì)選擇有醋味的道路。研究指出，盡管切斷了果蠅醋味神經(jīng)元與大腦的聯(lián)系，這種神經(jīng)元依然可以抑制附近的二氧化碳神經(jīng)元，當(dāng)空氣中同時(shí)含有兩種化合物時(shí)，果蠅不再排斥二氧化碳。

    這項(xiàng)研究可能徹底改變?nèi)藗儗?duì)化合物感知的理解，例如嗅覺和味覺。多年以來，人們認(rèn)為大腦負(fù)責(zé)整合各種神經(jīng)元的應(yīng)答，而神經(jīng)元負(fù)責(zé)檢測(cè)不同化學(xué)物質(zhì)。而這項(xiàng)研究顯示，果蠅神經(jīng)元能夠通過ephaptic coupling在信號(hào)傳到大腦之前處理嗅覺信息。

    同樣的情況也可能存在于人體內(nèi)，舉例來說，我們味蕾中神經(jīng)元的組織形式就與果蠅感受器類似。在我們享用食物時(shí)，是否發(fā)生著ephaptic coupling呢？“這一啟示很有趣，我希望人們能在這方面進(jìn)一步深入研究，”Carlson說。

    Carlson指出，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也具有實(shí)用價(jià)值，傳播疾病和以農(nóng)作物為食的害蟲都是通過嗅覺來尋找宿主和食物。“在現(xiàn)實(shí)世界嗅覺非常重要，”他說。“如果能夠通過激活其他神經(jīng)元來抑制害蟲尋找宿主或農(nóng)作物，將會(huì)有很大幫助。”